趙冰冰 朱鑫昊 張華 王金花 黃健 奚姍姍 羅濤 彭煒

摘要：浮游植物作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量循環(huán)的主要參與者，獲取其群落結(jié)構(gòu)信息對(duì)于調(diào)節(jié)湖泊生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義．通過(guò)高通量測(cè)序檢測(cè)巢湖西半湖冬季和夏季真核浮游植物的群落特征，在研究期間共檢測(cè)出真核浮游植物7門(mén)71屬，其中，夏季7門(mén)59屬、冬季5門(mén)27屬，以綠藻門(mén)、硅藻門(mén)為主，冬季較夏季優(yōu)勢(shì)屬變化較大．夏季、冬季Shannon-Wiener指數(shù)均值分別為1.83、1.88，Pielou指數(shù)均值分別為0.75、0.83．兩種多樣性指數(shù)均值均為夏季小于冬季．水質(zhì)分析結(jié)果表明，在研究期間巢湖西半湖水體TN、TP偏高，夏季、冬季水體理化指標(biāo)具有顯著性差異（P≤0.05）．冗余分析表明，PO-4-P、TN、TP和NH+4-N濃度對(duì)真核浮游植物群落解釋率較大，其中，PO-4-P濃度的影響達(dá)到顯著水平（P≤0.05）．Mantel相關(guān)性分析表明，真核浮游植物豐度與水溫、溶解氧、pH、NH+4-N、TN和Chl.a有著良好的相關(guān)性．通過(guò)變差分解分析得到，季節(jié)因素對(duì)真核浮游植物群落解釋度最高．

關(guān)鍵詞高通量測(cè)序;巢湖西半湖;真核浮游植物;理化因子

中圖分類(lèi)號(hào)X171

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

0引言

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中主要生產(chǎn)者之一，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化可以深刻影響水生態(tài)系統(tǒng)和能量循環(huán)［1-2］．浮游植物具有對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，其豐度可以作為反映水體狀況的重要生物指標(biāo)［3］．生物因素、氣候因素、水文因素和地理因素等均會(huì)影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的組成以及多樣性［4-6］．巢湖西半湖臨近合肥市區(qū)，大量工業(yè)和城市廢水流入西半湖，使巢湖富營(yíng)養(yǎng)化程度從東向西逐漸增強(qiáng)，近一二十年間巢湖水華頻率和嚴(yán)重程度有所增加［7］．氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素與水溫均會(huì)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，且環(huán)境因子之間存在相互作用，這使得對(duì)浮游植物的調(diào)控變得更為復(fù)雜［8-9］．分析湖區(qū)浮游植物群落組成的季節(jié)和空間分布及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，可為污染控制和水質(zhì)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)．目前，對(duì)巢湖浮游植物群落與水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系已有相關(guān)研究，但研究區(qū)域相對(duì)單一［10-11］．本研究對(duì)巢湖河湖交匯處、島嶼、湖心、城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村周邊水域均進(jìn)行采樣檢測(cè)，在保證研究數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與全面的基礎(chǔ)上，探究巢湖西半湖水體理化因子與浮游植物群落之間的關(guān)系．

高通量測(cè)序法可以提供相關(guān)浮游植物群落組成的詳細(xì)信息［12］，較之通過(guò)顯微鏡進(jìn)行的相關(guān)檢測(cè)，更容易區(qū)分小型浮游植物并識(shí)別計(jì)數(shù)［13］．本文采用高通量測(cè)序的方式檢測(cè)浮游植物群落結(jié)構(gòu)．首先對(duì)巢湖西半湖水體理化因子和浮游植物豐度的時(shí)空變化進(jìn)行研究，并分析水體理化因子中對(duì)該區(qū)域真核浮游植物時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的影響．研究結(jié)果對(duì)日后在實(shí)驗(yàn)室中模擬水體理化因子中的某一種、某幾種因素對(duì)真核浮游植物群落變化的影響有積極意義，也為巢湖水質(zhì)保護(hù)積累了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．期望能對(duì)研究區(qū)域門(mén)、屬水平的真核浮游植物進(jìn)行調(diào)控，為巢湖的環(huán)境保護(hù)及科學(xué)管理提供理論支撐．

1材料與方法

1.1采樣點(diǎn)設(shè)置

本研究共設(shè)置14個(gè)采樣點(diǎn)，具體布置如圖1所示．采樣點(diǎn)1～7分別對(duì)應(yīng)南淝河、十五里河、塘西河、派河、杭埠河、白石天河、兆河與巢湖西半湖交匯區(qū)域;采樣點(diǎn)8、9分別代表孤山和峔山島湖區(qū);采樣點(diǎn)10代表受村落影響的湖區(qū);采樣點(diǎn)11、12代表受城鎮(zhèn)影響的湖區(qū);采樣點(diǎn)13、14代表巢湖西半湖湖區(qū)水域中心．

1.2樣品的采集

采樣時(shí)間為2022年8月和2023年2月，使用玻璃采水器在采樣點(diǎn)水面以下0.5m處采集水樣2L，此水樣用于檢測(cè)巢湖水質(zhì)指標(biāo)．另使用玻璃采水器在水面以下0.5m處采集水樣，水樣經(jīng)網(wǎng)孔直徑為64μm的25號(hào)浮游生物濾網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾，過(guò)濾濃縮后的水樣裝入離心管中，放置于保溫箱內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室．水樣在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)0.22μm醋酸纖維濾膜過(guò)濾，收集水樣中的真核浮游植物，通過(guò)高通量測(cè)序，鑒定真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)．濾膜放入離心管中，保存在液氮罐內(nèi)．

1.3理化因子的檢測(cè)

使用多參數(shù)水質(zhì)分析儀在采樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得水溫（WT）、酸堿度（pH）、溶解氧（DO）．采集水樣裝入聚乙烯采樣瓶中，避光保存，帶回實(shí)驗(yàn)室．在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得氨氮（NH+4-N）、硝氮（NO-3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、磷酸鹽（PO-4-P）以及葉綠素a（Chl.a）濃度指標(biāo)．樣品的保存與測(cè)定均參照《水與廢水監(jiān)測(cè)分析方法》［14］．

1.4浮游生物DNA提取與測(cè)序

使用TGuideS96磁珠法DNA提取試劑盒完成核酸的提?。褂妹笜?biāo)儀（synergyHTX）對(duì)提取的核酸進(jìn)行濃度檢測(cè)，后續(xù)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增后的PCR產(chǎn)物使用1.8％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的瓊脂糖進(jìn)行電泳檢測(cè)．PCR擴(kuò)增及測(cè)序基于18SrDNA中V4區(qū)間，F(xiàn)：CCAGCASCYGCGGTAATTCC和R：ACTTTCGTTCTTGATYRA作為引物，擴(kuò)增體系為10μL．?dāng)U增程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性5min，25個(gè)循環(huán)（95℃變性30s，50℃退火30s，72℃延伸40s），最后72℃延伸7min．構(gòu)建好的文庫(kù)使用IlluminaNovaSeq6000（NovaSeq6000，Illumina）上機(jī)測(cè)序．

1.5測(cè)序控制與數(shù)據(jù)分析

首先使用Trimmomatic0.33軟件，對(duì)測(cè)序得到的原始序列（RawReads）進(jìn)行過(guò)濾，然后使用cutadapt1.9.1軟件進(jìn)行引物序列的識(shí)別與去除，再使用USEARCH10.0對(duì)雙端序列（Reads）進(jìn)行拼接并去除嵌合體，最終得到高質(zhì)量序列（CleanReads）用于后續(xù)分析．使用USEARCH10.0在相似性97％的水平上對(duì)序列進(jìn)行聚類(lèi)，得到最佳分類(lèi)單元（OperationalTaxonomicUnits，OTUs）．將測(cè)序結(jié)果與Silva138數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，使用樸素貝葉斯分類(lèi)器對(duì)特征序列進(jìn)行分類(lèi)學(xué)注釋?zhuān)玫矫總€(gè)特征序列對(duì)應(yīng)的物種分類(lèi)信息．

獲取足夠的OTUs后，使用R4.3.1軟件計(jì)算真核浮游植物群落的α多樣性指數(shù)，包含Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)，分析各點(diǎn)真核浮游植物多樣性．此外，多樣性指數(shù)可用于水體水質(zhì)狀況的判斷，具體如表1所示．計(jì)算優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（y′）：

用主成分分析（PCA）來(lái)探究基于真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)和水體理化因子的樣點(diǎn)分布特征，PCA分析和PERMANOVA分析基于R4.3.1軟件vegan完成．使用Canoco5軟件對(duì)真核浮游植物相對(duì)豐度進(jìn)行消除趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析（DetrendedCorrespondenceAnalysis，DCA），以此結(jié)果來(lái)選擇分析真核浮游植物綱分類(lèi)水平下相對(duì)豐度和水體理化因子關(guān)系的方法：若第一軸長(zhǎng)度<3，選擇冗余分析（RedundancyAnalysis，RDA）;若第一軸長(zhǎng)度>4，選擇典型相關(guān)分析（CanonicalCorrelationAnalysis，CCA）;若3≤第一軸長(zhǎng)度≤4，兩者均可．Mantel相關(guān)分析探究水體理化因子對(duì)真核浮游植物門(mén)分類(lèi)水平下的影響，基于R4.3.1軟件vegan、ggcor、dplyr、ggplot2包完成．變差分解分析（VariancePartitioningAnalysis，VPA）基于R4.3.1軟件vegan包完成．采樣點(diǎn)圖使用ArcMap10.7完成繪制．

2結(jié)果與分析

2.1巢湖水體理化因子分析

巢湖西半湖水體理化因子變化如圖2所示，水體理化因子具有時(shí)空差異性．水溫（WT）隨季節(jié)變化差異較大，最大差值27℃．夏季溶解氧（DO）整體低于冬季，范圍在6.80～9.73mg·L-1．巢湖水體整體呈弱堿性，最低pH為8.18，夏季pH整體略高于冬季，夏季、冬季均值分別為8.57、8.38．冬季NH+4-N質(zhì)量濃度均值0.13mg·L-1，低于夏季均值0.65mg·L-1．除采樣點(diǎn)13外，TN質(zhì)量濃度夏季大于冬季，而且夏季有7個(gè)采樣點(diǎn)TN指標(biāo)超過(guò)地表水Ⅴ類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)．夏季、冬季NO-3-N質(zhì)量濃度范圍分別為0.64～1.34和0.35～1.56mg·L-1．TP質(zhì)量濃度偏高，夏季、冬季分別有8個(gè)和9個(gè)采樣點(diǎn)達(dá)到地表水Ⅴ類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，夏季、冬季總體差異較小．PO-4-P質(zhì)量濃度隨季節(jié)波動(dòng)較小，但夏季采樣點(diǎn)2、3和其他采樣點(diǎn)有一定差異．Chl.a質(zhì)量濃度夏季波動(dòng)較大，范圍在11.41～238.46μg·L-1，夏季、冬季均值分別為61.13和12.48μg·L-1．

采用PCA分析各采樣點(diǎn)水體理化因子的相似度，兩點(diǎn)坐標(biāo)直線距離越近，則兩點(diǎn)的水體理化因子差異越小．PCA分析結(jié)果（圖3）顯示，PCA兩軸共解釋了69.3％，所有采樣點(diǎn)水質(zhì)理化因子均在95％置信區(qū)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)PERMANOVA分析，巢湖西半湖夏季、冬季水體理化因子具有顯著性差異（P≤0.05）．夏季采樣點(diǎn)均在一四象限，冬季采樣點(diǎn)均在二三象限，所有采樣點(diǎn)在PCA軸1具有很好的區(qū)分度，TN、TP、WT等水體理化因子與PCA軸1具有正相關(guān)關(guān)系，僅DO與PCA軸1具有負(fù)相關(guān)關(guān)系．

2.2巢湖西半湖真核浮游植物群落組成

2.2.1測(cè)序結(jié)果

對(duì)夏季、冬季共28個(gè)樣品18SrDNA的V4區(qū)間擴(kuò)增測(cè)序后，共獲得2235345對(duì)Reads，雙端Reads質(zhì)控、拼接后共產(chǎn)生1953378條CleanReads，每個(gè)樣品至少產(chǎn)生51468條CleanReads．本研究共檢測(cè)出7門(mén)71屬真核浮游植物．夏季檢測(cè)出7門(mén)59屬，其中，綠藻門(mén)24屬、硅藻門(mén)15屬、金藻門(mén)10屬、隱藻門(mén)4屬、甲藻門(mén)4屬、黃藻門(mén)定鞭藻門(mén)各1屬;冬季檢測(cè)出5門(mén)27屬，其中，綠藻門(mén)15屬、硅藻門(mén)4屬、金藻門(mén)4屬、甲藻門(mén)3屬、黃藻門(mén)1屬．冬季除黃藻門(mén)之外，其他各藻門(mén)包含藻屬均有不同程度減少，減少最多的為硅藻門(mén)，共減少11屬，夏季、冬季真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)在屬水平上差異較大，夏季、冬季均檢出的真核浮游植物僅15屬．

2.2.2真核浮游植物門(mén)水平組成及變化

夏季、冬季兩次采樣真核浮游植物門(mén)分類(lèi)水平下相對(duì)豐度如圖4所示，研究區(qū)域真核浮游植物相對(duì)豐度占比較高的均為綠藻門(mén)和硅藻門(mén)．夏季、冬季綠藻門(mén)相對(duì)豐度均值分別為55.78％和54.85％，硅藻門(mén)則分別為24.92％和27.71％．與冬季相比，夏季各采樣點(diǎn)綠藻門(mén)、硅藻門(mén)相對(duì)豐度差異較大．夏季綠藻門(mén)相對(duì)豐度在24％～86％，相對(duì)豐度較低的1、3、4號(hào)采樣點(diǎn)，均在巢湖西北部，夏季硅藻門(mén)相對(duì)豐度在6％～70％;冬季各采樣點(diǎn)綠藻門(mén)、硅藻門(mén)相對(duì)豐度分別在31％～78％和16％～38％，與夏季相比波動(dòng)較小．夏季甲藻門(mén)相對(duì)豐度最大采樣點(diǎn)僅為5％，冬季甲藻門(mén)相對(duì)豐度明顯增加，各采樣點(diǎn)甲藻門(mén)平均豐度為13.85％．同時(shí)，隱藻門(mén)、定鞭藻門(mén)在冬季均未檢出．

2.2.3優(yōu)勢(shì)屬的變化

研究期內(nèi)優(yōu)勢(shì)屬如表2所示，巢湖西半湖優(yōu)勢(shì)屬主要由綠藻門(mén)、硅藻門(mén)和隱藻門(mén)構(gòu)成，夏季和冬季優(yōu)勢(shì)屬有較大差異．衣藻屬（Chlamydomonas）在夏季優(yōu)勢(shì)度最大，但在冬季卻未檢出，溝鏈藻屬（Aulacoseira）、角毛藻屬（Chaetoceros）、隱藻屬（Cryptomonas）也有類(lèi)似現(xiàn)象．齒狀藻屬（Odontella）在夏季未檢出，但在冬季成為優(yōu)勢(shì)屬之一;麥可屬（Mychonastes）在夏季雖有檢出，但優(yōu)勢(shì)度很低，在冬季卻成為優(yōu)勢(shì)度最大的藻屬．僅綠藻綱未定屬（unclassified_Chlorophyceae）為夏季、冬季共同優(yōu)勢(shì)屬．

2.2.4真核浮游植物時(shí)空相似性比較

通過(guò)PCA對(duì)巢湖西半湖夏季、冬季真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析，結(jié)果如圖5所示．結(jié)果表明，PCA軸1的解釋率為24.4％，PCA軸2解釋率為16.2％，總解釋率為40.6％．冬季各采樣點(diǎn)真核浮游植物群落分布在二三象限，夏季各采樣點(diǎn)真核浮游植物群落則主要分布在三四象限.通過(guò)PERMANOVA分析可知，巢湖西半湖夏季、冬季真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)具有顯著差異性（R2=0.338，P=0.001）．

2.2.5多樣性分析

夏冬季巢湖西半湖真核浮游植物多樣性指數(shù)有一定差異，結(jié)果如表3所示．夏季Shannon-Wiener指數(shù)的范圍在1.04～2.52，均值為1.83，冬季Shannon-Wiener指數(shù)的范圍在1.56～2.28，均值為1.88，如按Shannon-Wiener指數(shù)均值評(píng)價(jià)水質(zhì)，巢湖西半湖夏季、冬季整體處于中污染狀態(tài)．夏季Pielou指數(shù)范圍在0.53～0.91，均值為0.75，冬季Pielou指數(shù)范圍在0.76～0.89，均值為0.83，如按Pielou指數(shù)均值評(píng)價(jià)水質(zhì)，巢湖西半湖夏季整體偏輕污染狀態(tài)，冬季整體偏清潔狀態(tài)．巢湖西半湖夏季Shannon-Wiener指數(shù)、Pielou指數(shù)均值均小于冬季，故推測(cè)夏季水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性整體劣于冬季．結(jié)果顯示，Pielou指數(shù)對(duì)于研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況有一定區(qū)分能力，但Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)于研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)情況區(qū)分能力較差．

2.3水體理化因子與真核浮游植物的關(guān)系

2.3.1水體理化因子與真核浮游植物綱水平RDA分析

選取NH+4-N、TN、TP、PO-4-P、Chl.a質(zhì)量濃度等9個(gè)水體理化因子指標(biāo)，與綠藻綱、共球藻綱、隱藻綱等真核浮游植物綱水平相對(duì)豐度進(jìn)行DCA分析．第1軸長(zhǎng)度為1.21，故選擇進(jìn)行RDA分析，結(jié)果如圖6所示．第1軸和第2軸解釋量分別為44.3％和4.58％．環(huán)境因子中PO-4-P、TN、TP和NH+4-N質(zhì)量濃度對(duì)真核浮游植物群落解釋率較大，其中，PO-4-P質(zhì)量濃度的影響達(dá)到顯著水平（P≤0.05）．共球藻綱、小豆藻綱、硅藻綱、隱藻綱、金藻綱和間藻綱均在第一象限，與NH+4-N、TN、TP、Chl.a質(zhì)量濃度和水溫均呈正相關(guān)．溶解氧、PO-4-P質(zhì)量濃度和各綱均呈負(fù)相關(guān)．

2.3.2水體理化因子與真核浮游植物門(mén)分類(lèi)水平下相對(duì)豐度Mantel相關(guān)性分析

為進(jìn)一步了解水體理化因子對(duì)真核浮游植物的影響，將真核浮游植物門(mén)分類(lèi)水平下的相對(duì)豐度與水體理化因子進(jìn)行Mantel相關(guān)性分析，結(jié)果如圖7所示．各藻門(mén)與WT、DO、pH以及NH+4-N、TN和Chl.a質(zhì)量濃度有著良好的相關(guān)性．其中，綠藻門(mén)與水溫，溶解氧，NH+4-N、TN質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）;隱藻門(mén)、硅藻門(mén)與水溫，溶解氧，pH，NH+4-N、TN、Chl.a質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）;金藻門(mén)與NH+4-N、TN、Chl.a質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）;甲藻門(mén)與水溫、溶解氧、NH+4-N質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）．

2.3.3真核浮游植物影響因子變差分解

為了解不同類(lèi)型的水體理化因子和季節(jié)對(duì)巢湖西半湖真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)氮相關(guān)因子（包含NH+4-N、TN、NO-3-N）、磷相關(guān)因子（TP、PO-4-P）、其他因子（水溫、溶解氧、pH、Chl.a）和季節(jié)進(jìn)行變差分解，結(jié)果如圖8所示．這4類(lèi)因子共解釋了60.3％的真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化．其中，季節(jié)因素解釋率最高，氮相關(guān)因子與季節(jié)共同解釋率為20.8％，氮相關(guān)因子、其他因子與季節(jié)共同解釋率為34.5％．

3討論

3.1巢湖西半湖真核浮游植物豐度變化

本次研究通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)共檢測(cè)出真核浮游植物7門(mén)71屬，其中夏季檢出7門(mén)59屬、冬季檢出5門(mén)27屬，較顯微鏡檢測(cè)結(jié)果更為豐富［17］．檢出真核浮游植物主要為綠藻門(mén)、硅藻門(mén)、金藻門(mén)、隱藻門(mén)和甲藻門(mén)，其中，綠藻門(mén)藻屬數(shù)量最多（夏季占40.7％，冬季55.6％），這與前人對(duì)巢湖的調(diào)查結(jié)果基本一致，在裸藻門(mén)結(jié)果中略有偏差，結(jié)果可能是和本次選取18SrDNA中V4區(qū)間引物的特異性有關(guān)［18］．本研究結(jié)果中，隱藻門(mén)生物在夏季占有一定比例，但在冬季未檢出，這種情況可能因?yàn)殡[藻門(mén)與水溫有正相關(guān)的關(guān)系，冬季水溫下降，導(dǎo)致隱藻門(mén)生物在冬季沒(méi)有被檢出［19］．目前一般認(rèn)為硅藻門(mén)生物喜低溫，而綠藻門(mén)生物更適合溫度較高的水體，有學(xué)者對(duì)三峽水庫(kù)上游長(zhǎng)壽湖和南海湖進(jìn)行研究，冬季硅藻門(mén)相對(duì)豐度均高于綠藻門(mén)相對(duì)豐度［20-21］．但本研究結(jié)果卻顯示，冬季巢湖西半湖綠藻門(mén)相對(duì)豐度大于硅藻門(mén)相對(duì)豐度，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是對(duì)真核浮游植物豐度的檢測(cè)方法不同，高通量測(cè)序可以彌補(bǔ)顯微鏡觀測(cè)可能丟失的信息，如所檢出冬季第一優(yōu)勢(shì)屬綠藻門(mén)麥可屬（Mychonastes）由于粒徑較小，難以通過(guò)顯微鏡觀測(cè)［22］．張春霞等［23］通過(guò)高通量測(cè)序的方式對(duì)丹江口水庫(kù)真核浮游植物豐度進(jìn)行檢測(cè)，也出現(xiàn)冬季綠藻門(mén)相對(duì)豐度大于硅藻門(mén)相對(duì)豐度的現(xiàn)象．浮游植物屬水平下，只有一屬在夏季、冬季均達(dá)到優(yōu)勢(shì)屬的水平，其他單一季節(jié)優(yōu)勢(shì)屬只在相應(yīng)季節(jié)達(dá)到優(yōu)勢(shì)屬的水平，在其他季節(jié)不滿(mǎn)足優(yōu)勢(shì)屬條件，甚至未檢出．Shi等［24］發(fā)現(xiàn)，在特定的時(shí)間空間下只有少數(shù)物種主導(dǎo)著浮游植物群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)伴隨著很多相對(duì)豐度較低的物種，但這些相對(duì)豐度較低的物種，一年仍有至少1～2次機(jī)會(huì)達(dá)到高豐度，這與優(yōu)勢(shì)屬變化較大相契合．

3.2巢湖水質(zhì)狀況與水質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，巢湖水質(zhì)具有時(shí)空差異性，巢湖西半湖靠近合肥市區(qū)，使其接收到更多的污染物，致使巢湖西半湖富營(yíng)養(yǎng)化程度大于東半湖．結(jié)果表明，靠近合肥市區(qū)的采樣點(diǎn)（1～4號(hào)）TN、NH+4-N質(zhì)量濃度均值偏高．不同季節(jié)巢湖水質(zhì)有一定差異，雖然冬季和夏季TP、PO-4-P相近，但冬季溶解氧含量明顯高于夏季，TN、NH+4-N質(zhì)量濃度均值卻低于夏季，故認(rèn)為巢湖冬季水質(zhì)優(yōu)于夏季．本實(shí)驗(yàn)夏季、冬季兩次采樣，TN質(zhì)量濃度均值1.69mg·L-1，TP質(zhì)量濃度均值0.10mg·L-1，相對(duì)前期研究結(jié)果較低，推測(cè)巢湖治理效果逐漸顯現(xiàn)［25］．

群落多樣性指數(shù)是反映群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要參數(shù)，本研究選用了Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)進(jìn)行對(duì)浮游植物群落表征．其中，Shannon-Wiener指數(shù)夏季、冬季范圍分別為1.04～2.52、1.56～2.28，Pielou指數(shù)夏季、冬季范圍分別為0.53～0.91、0.76～0.89．兩種多樣性指數(shù)均是夏季波動(dòng)大于冬季，間接表明夏季不同水域真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)差異大于冬季，這與夏季綠藻門(mén)、硅藻門(mén)波動(dòng)大于冬季相契合．一般情況下，浮游植物的多樣性指數(shù)越大，認(rèn)為其群落結(jié)構(gòu)多樣性越強(qiáng)，穩(wěn)定性越高，水質(zhì)條件越好［26］．但近年來(lái)也有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)浮游植物多樣性指數(shù)在評(píng)價(jià)水質(zhì)中存在不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，本次研究分析了兩種浮游植物多樣性指數(shù)對(duì)研究區(qū)域水質(zhì)評(píng)價(jià)的適用性．對(duì)于巢湖西半湖不同季節(jié)水體理化因子進(jìn)行分析，得到夏季、冬季水體理化因子具有顯著性差異，但結(jié)果中Pielou指數(shù)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)夏季冬季水體有區(qū)分能力，而Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)水體區(qū)分能力較差．有學(xué)者認(rèn)為，在大面積湖泊中經(jīng)度緯度的梯度變化以及顯著的區(qū)域特征會(huì)給浮游植物多樣性指數(shù)帶來(lái)很大的干擾［27］．也有學(xué)者指出，浮游植物多樣性指數(shù)除與水質(zhì)相關(guān)外，氣候也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響［28］．在諸如河流、湖泊等地理跨度大、地形復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中，多樣性指數(shù)能在一定程度上表現(xiàn)生態(tài)環(huán)境變化，但對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)尚需要結(jié)合檢測(cè)所得水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮［29］．

3.3巢湖西半湖浮游植物與影響因素

浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水體理化因子的關(guān)系一直是水生態(tài)研究的重點(diǎn)之一，但是不同時(shí)間或相同時(shí)間的不同區(qū)域浮游生物群落結(jié)構(gòu)的影響因子各不相同．本研究通過(guò)RDA分析和Mantel分析，顯示浮游植物相對(duì)豐度和水體理化因子有著很好的相關(guān)性．水溫一般被認(rèn)為是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，水溫通過(guò)調(diào)節(jié)同化作用、細(xì)胞內(nèi)酶的活性以及代謝速率的方式，直接或間接影響浮游植物的群落結(jié)構(gòu)［30-31］．真核浮游植物生長(zhǎng)速率受到水溫影響，許多浮游植物在水溫20℃左右，可以達(dá)到最大生長(zhǎng)速率［32］．pH作為一種重要的水體理化指標(biāo)，不同真核浮游植物生長(zhǎng)繁殖對(duì)水體pH有著不同的要求［33］．通過(guò)RDA分析，pH與綠藻門(mén)共球藻綱呈正相關(guān)，但與綠藻門(mén)綠藻綱呈負(fù)相關(guān)．調(diào)查期間，巢湖西半湖水體整體偏堿性，堿性水體有利于浮游植物吸收CO2，從而進(jìn)行光合作用［34］．N、P元素是真核浮游植物生長(zhǎng)代謝必需的元素．有學(xué)者認(rèn)為氮磷比（TN／TP）是營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要指標(biāo)，氮磷比>10為磷限制性狀態(tài)，氮磷比<7為氮限制性狀態(tài)［35］．N元素不足，將會(huì)導(dǎo)致主要光合色素Chl.a的含量大幅下降，并增加非光合色素的含量;P元素不足，浮游植物增加無(wú)磷化合物的合成，導(dǎo)致其他化合物代替細(xì)胞膜中的磷脂［36］．NH+4-N是能夠被浮游植物直接吸收利用的氮形態(tài)，NH+4-N濃度增加，對(duì)浮游植物有促進(jìn)作用［37］．通過(guò)RDA分析得到，浮游植物各綱均與PO-4-P濃度呈負(fù)相關(guān)，出現(xiàn)磷元素對(duì)真核浮游有抑制的現(xiàn)象.前人通過(guò)NEB實(shí)驗(yàn)［38］，發(fā)現(xiàn)添加磷可能出現(xiàn)抑制浮游植物生長(zhǎng)的狀況，與本次研究相契合．Chl.a濃度通常可以被用來(lái)表征浮游植物生物量［39］．結(jié)果顯示，夏季、冬季Chl.a質(zhì)量濃度分別為61.13和12.48μg·L-1，夏季浮游植物生物量大于冬季，說(shuō)明夏季更適合浮游植物生長(zhǎng)．本研究結(jié)果將有利于之后模型的建立、運(yùn)算以及推演，促進(jìn)建立水體理化因子與真核浮游植物間的互相約束關(guān)系模型，為進(jìn)一步研究或調(diào)控區(qū)域水質(zhì)、浮游植物群落起到正向作用．

4結(jié)論

1）通過(guò)高通量測(cè)序，檢測(cè)出巢湖西半湖夏季、冬季真核浮游植物共7門(mén)71屬，其中，夏季7門(mén)59屬，冬季5門(mén)27屬．在門(mén)分類(lèi)水平下，夏季、冬季相對(duì)豐度較高的均為綠藻門(mén)和硅藻門(mén)．夏季、冬季真核浮游植物群落結(jié)構(gòu)具有顯著差異性（P=0.001）．

2）在研究期間，巢湖西半湖水體水質(zhì)氮磷超標(biāo)，夏季水質(zhì)劣于冬季，夏季、冬季水質(zhì)有顯著差異性（P≤0.05）．Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)夏季波動(dòng)大于冬季，均值夏季小于冬季，顯示冬季群落結(jié)構(gòu)相較于夏季更穩(wěn)定．同時(shí)，Pielou指數(shù)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)水質(zhì)有一定區(qū)分能力，Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)水質(zhì)區(qū)分能力較差，對(duì)于巢湖西半湖水質(zhì)，建議采樣生物評(píng)價(jià)結(jié)合理化指標(biāo)等多種方法綜合評(píng)價(jià)．

3）RDA分析結(jié)果表明，PO-4-P、TN、TP和NH+4-N對(duì)真核浮游植物群落解釋率較大．其中，PO-4-P的影響達(dá)到顯著水平（P≤0.05）．Mantel相關(guān)性分析結(jié)果表明，真核浮游植物與WT、DO、pH、NH+4-N、TN和Chl.a有著良好的相關(guān)性．變差分解分析結(jié)果表明，季節(jié)因素對(duì)真核浮游植物群落解釋度最高．

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Correlationbetweeneukaryoticphytoplanktoncommunitydynamics

andphysicochemicalfactorsinwesternChaohuLake，China

ZHAOBingbing1，2ZHUXinhao2ZHANGHua1，2WANGJinhua1，2

HUANGJian1，2XIShanshan1，2LUOTao2PENGWei2

1AnhuiInstituteofEcologicalCivilization，AnhuiJianzhuUniversity，Hefei230601，China

2SchoolofEnvironmentandEnergyEngineering，AnhuiJianzhuUniversity，Hefei230601，China

AbstractPhytoplanktonisamajorparticipantinthematerialandenergycyclesoflakeecosystems，andtheinformationofitscommunitystructureisofgreatsignificanceincopingwithandregulatinglakeecosystems.Inthisstudy，thecommunitycharacteristicsofeukaryoticphytoplanktoninthewesternChaohuLakeinwinterandsummerwereobtainedviahigh-throughputsequencing.Atotalof7phylaand71generaofeukaryoticphytoplanktonweredetectedduringthesurvey，including7phylaand59generainsummerand5phylaand27generainwinter，dominatedbyChlorophytaandBacillariophyta，andthedominantgeneravariedgreatlyinwintercomparedwiththoseinsummer.ThemeanvaluesofShannon-Wienerindexinsummerandwinterwere1.83and1.88respectively，andthePielouindexwereaveraged0.75and0.83forsummerandwinterrespectively.TheresultsofwaterqualityanalysisindicatedthatTNandTPwererelativelyhighinthewesternChaohuLakeduringthestudyperiod，andthephysicochemicalfactorsofthewaterbodyvariedsignificantlybetweensummerandwinter（P≤0.05）.RedundancyanalysisshowedthattheeukaryoticphytoplanktoncommunitycanberoughlyexplainedbyPO-4-P，TN，TPandNH+4-N，especiallythePO-4-P（P≤0.05）.MantelcorrelationanalysisshowedaclosecorrelationbetweeneukaryoticphytoplanktonabundanceandWT，DO，pH，NH+4-N，TNandChl.a.Variancepartitioninganalysisshowedthatseasonalfactorsexplainedmostoftheeukaryoticphytoplanktoncommunitydynamics.

Keywordshigh-throughputsequencing;westernChaohuLake;eukaryoticphytoplankton;physicochemicalfactors